Не карлик, а двойная планета: что же такое Плутон.

Разработки уроков (конспекты уроков)

Среднее общее образование

Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова. Астрономия (11)

Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Цель урока

Исследовать астрофизические особенности системы Земля-Луна.

Задачи урока

• Определить основные критерии для характеристики и сравнения планет; охарактеризовать Землю и Луну в соответствии с выделенными критериями; сравнить Землю и Луну по выделенным критериям; обосновать точку зрения, согласно которой система Земля-Луна является двойной планетой.

Виды деятельности

Строить логичные устные высказывания; использовать научную теорию для объяснения наблюдаемых астрофизических характеристик планет Солнечной системы; выдвигать гипотезы; ставить цели познавательной деятельности; планировать познавательную деятельность; анализировать информацию, представленную в различных видах; работать с текстом научного содержания; выполнять логические операции ― сравнение, анализ, обобщение, сериацию; осуществлять рефлексию деятельности на уроке.

Ключевые понятия

Двойная планета, реголит, строение планет земной группы, кратеры, лунные моря.

а > > Двойная планета

Двойная планета – система из двух астрономических тел в Солнечной системе . Читайте детальное описание, интересные факты и исследования: Плутон и Харон.

Двойной планетой считают бинарную систему, представленную парой небесных тел, подходящих под определение планеты и обладающих необходимой массой, чтобы превосходить звездный гравитационный эффект.

На сегодняшний момент Солнечная система официально не располагает двойными планетами. Одно из требований гласит, что небесные тела обязаны выполнять вращения вокруг центра масс, расположенного над планетарной поверхностью.

Если внимательно осмотреть наше пространство, то можно наткнуться на множество двойных астероидов, вроде (90) Антиопа или парных представителей пояса Койпера. Но были предложения рассмотреть некоторые системы спутник-планета, как двойные. Так от ЕКА поступила заявка насчет Земли и Луны. А в 2006 году подняли вопрос касательно Плутона и Харона. Но обсуждения ни к чему не привели.

Определение Двойной планеты

По этому вопросу до сих пор возникают споры. Что именно можно считать двойной планетой, а что будет спутником и планетой? Чаще всего, луна значительно уступает по массе, но случай Земли и Плутона выбивается. Отношение массы Луны к Земле – 0.01230, а у Харона и Плутона – 0.117 (у других – 0.00025).

Есть мнение, что главный критерий базируется на позиции системного барицентра. Если он не пребывает под поверхностью, то можно считать объекты двойными. Тогда оба выполняют обороты вокруг точки, расположенной в пространстве. Если так, то Плутон и Харон – двойная карликовая планета, а Земля и Луна – планета и спутник. Но Луна постоянно удаляется и однажды центр масс выйдет из-под земной поверхности, а значит через миллиарды лет их можно считать двойной планетой. Но в ситуации с Плутоном их все равно не сделали официальной двойной планетой.

Среди критериев учитывают также синхронность вращения и соотношение масс. Если концентрироваться только на позиции барицентра, то тогда все солнечные планеты, кроме Юпитера, будут двойными.

Плутон-Харон - двойная планета?

Итак, Плутон и Харон подходят под критерии двойной планеты и пока это единственные кандидаты в Солнечной системе. Более того, с 1930-1978 гг. их считали единым объектом. Лишь потом заметили периодичность, и присутствие двух тел. Первые фото с двумя объектами получил телескоп Хаббл в 1990 году.

Дистанция между ними достигает 19570 км (у Луны и Земли – 384400 км). В диаметре карликовая планета охватывает 2390 км, а спутник – 1212 км. Это доказывает, что по размерам они сопоставимы. К тому же барицентр расположен вне поверхности Плутона.

В 2006 году планировалось присвоить Харону статус планеты. Но на этом собрании также пересмотрели само понятие планета. Плутон сместили к карликовой разновидности, а значит они не могут быть двойной планетой. Но это решение еще могут пересмотреть.

Двойная планета - это Земля с Луной. Они имеют право на это название потому, что спутник наш резко выделяется среди спутников других планет значительной величиной и массой по отношению к своей центральной планете. Есть в солнечной системе спутники абсолютно более крупные и более тяжелые, но по сравнению со своей центральной планетой они гораздо мельче, чем наша Луна по отношению к Земле. В самом деле, поперечник нашей Луны больше четверти земного, а поперечник относительно самого крупного спутника других планет составляет только 10-ю долю поперечника своей планеты (Тритон - спутник Нептуна). Далее, масса Луны составляет 1/81 массы Земли; между тем самый тяжелый из спутников, какой существует в солнечной системе, - III спутник Юпитера - составляет менее 10 000-й доли массы своей центральной планеты.

Какую долю от массы центральной планеты составляет масса крупных спутников показывает табличка, приведенная ниже. Вы видите из этого сопоставления, что наша Луна по своей массе составляет самую крупную долю своей центральной планеты.

Третье, что дает системе Земля - Луна право притязать на наименование «двойной планеты», - это тесная близость обоих небесных тел. Многие спутники других планет кружатся на гораздо больших расстояниях: некоторые спутники Юпитера (например, девятый, рис. 36) кружатся в 65 раз дальше.

Рис. 36.

В связи с этим находится тот любопытный факт, что путь, описываемый Луной вокруг Солнца, очень мало отличается от пути Земли. Это покажется невероятным, если вспомнить, что Луна движется вокруг Земли на расстоянии почти 400 000 км. Не забудем, однако, что пока Луна совершает один оборот вокруг Земли, сама Земля успевает перенестись вместе с нею примерно на 13-ю долю своего годового пути, т. е. на 70 000 000 км. Представьте же себе круговой путь Луны - 2 500 000 км - растянутым вдоль расстояния, в 30 раз большего. Что останется от его круговой формы? Ничего. Вот почему путь Луны около Солнца почти сливается с орбитой Земли, уклоняясь от нее лишь 13-ю едва заметными выступами. Можно доказать несложным расчетом (которым мы не станем здесь обременять изложения), что путь Луны при этом всюду обращен к Солнцу своей вогнутостью. Грубо говоря, он по виду похож на выпуклый тринадцатиугольник с мягко округленными углами.

На рис. 37 вы видите точное изображение путей Земли и Луны в течение одного месяца. Пунктирная линия - путь Земли, сплошная - путь Луны. Они так близки друг к другу, что для раздельного их изображения пришлось взять очень крупный масштаб чертежа: поперечник земной орбиты здесь равен 1/2 м. Если бы взять для него 10 см, то наибольшее расстояние на чертеже между обоими путями было бы меньше толщины изображающих их линий. Смотря на этот чертеж, вы наглядно убеждаетесь, что Земля и Луна движутся вокруг Солнца почти по одному и тому же пути и что наименование двойной планеты присвоено им астрономами вполне справедливо .

Рис. 37.

Итак, для наблюдателя, помещенного на Солнце, путь Луны представился бы слегка волнистой линией, почти совпадающей с орбитой Земли. Это нисколько не противоречит тому, что по отношению к Земле Луна движется по небольшому эллипсу.

Причина, конечно, в том, что, глядя с Земли, мы не замечаем переносного движения Луны вместе с Землей по земной орбите, так как сами в нем участвуем.

• Внимательно рассматривая чертеж, можно заметить, что движение Луны изображено на нем не строго равномерным. Так в действительности и есть. Луна движетсявокруг Земли по эллипсу, в фокусе которого находится Земля, а потому согласно второмузакону Кеплера на участках, близких к Земле, она бежит быстрее, чем на удаленных.Эксцентриситет лунной орбиты довольно велик: 0,055.

Две планеты сходного с земным размера, которые вращаются одна вокруг другой, возможно, существуют возле далеких звезд, заявляют исследователи.Большинство планет в нашей системе обладают собственными спутниками. Наши соседи такие как Сатурн и Юпитер, например, обладают более чем семьюдесятью спутниками. Не глядя на это, эти спутники, как правило, гораздо меньше, чем их планеты – Земля практически в четыре раза больше своего спутника и более чем в восемьдесят раз тяжелее.Однако, существуют и такие спутники размеры которых сопоставимы с размерами других планет. Например, Ганимед, самый большой спутник Юпитера, больше чем Меркурий, и составляет три четверти диаметра Марса. Кроме того, в нашей родной системе есть спутники по своим размерам сопоставимые с размерами их собственных планет. Самый большой спутник Плутона, Харон, составляет около половины диаметра своего карликового хозяина. В результате этого возникает довольно интересный вопрос, могут ли во вселенной существовать планеты имеющие одинаковый размер, которые бы обращались одна вокруг другой.

Двойные звезды – звезды вращающиеся друг возле друга, довольно распространенное явление в нашем Млечном пути. У большинства из этих двойных систем, как известно, даже имеются экзопланеты, которые можно назвать мирами с двумя солнцами. Также в нашей Солнечной системе известны двойные астероиды. Тем не менее существование,двойных планет, размеры которых могли бы сравниться с земными, в настоящее время встречается только в фантастических предположениях.Одним из возможных способов формирования двойных планет может быть тот случай когда две планеты, обращающиеся вокруг звезды в определенный момент своего существования сблизились на расстояние достаточное для их гравитационного взаимодействия.Чтобы убедиться, что такого рода системы возможны, исследователи, при помощи компьютерной программы, смоделировали два скалистых объекта, величиной с Землю, расположенных на маленьком по космическим меркам расстоянии. В своей работе исследователи изменяли массу, скорость и траектории сближения планет. В итоге учеными было создано около двух десятков моделей.

Не глядя на это, эти модели зачастую приводили к столкновению планет, в результате чего они соединялись превращаясь в одну большую по размерам планету. Порой после столкновения возле новой планеты образовывался диск из материалов выброшенных на орбиту из которых затем формировался спутник. Также были получены модели в которых планеты после скользящего столкновения на большой скорости, получали небольшие повреждения и просто улетали в противоположные стороны, а порой даже были выброшены за пределы своей звездной системы.Тем не менее, приблизительно в одной трети всех моделей удалось получить двойные планеты. В этих моделях планеты сближались довольно медленно и избежали столкновений.Эти двойные планеты обращаются довольно близко одна к одной, они удалены всего лишь на расстояние составляющее примерно половину диаметра планет. Со течением времени, скорость обращения вокруг своей оси у обеих планет выравнивается. В результате такого "выравнивания" планеты всегда смотрят одна на другую одним и тем же боком.Такие двойные системы могут существовать в течение многих миллиардов лет, говорят исследователи, если они располагаются на расстоянии хотя бы 0,4 а.е. от своей звезды, поскольку на таком расстоянии гравитация звезды не сможет нарушить их взаимодействие.